@ 2015.11.20 , 19:00

从座头鲸身上找风力发电的灵感

想象某天天气晴朗,你开着小汽车出门,你惬意的将手伸出窗外,温柔的和风从指间滑过,将手并拢,风吹过手心,形成一股向上的托举力。

就是这种力量,使得飞机在空中翱翔,带动风车的叶片旋转。为了提升这些人造科技产品在空中的可操作性,科学家们希望借助来自海洋的专家——座头鲸——的力量。

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不像其他鲸鱼,座头鲸不仅仅靠捕食磷虾生存,他们除了张开大嘴,游向甲壳纲的动物,去吃个饱;还会捕食鱼类。要知道鱼类要比小虾小蟹灵活许多,要想吃到这种美味,座头鲸需要能够完成急转弯,这对这种巨型海洋生物而言可不是一件简单的事情。

据西切斯特大学的生物学家Frank Fish介绍,为了能够完成快速的转向,座头鲸要防止自身的鳍产生的阻力。如果一头鲸鱼需要完成一次急转,他需要更多的上升力,从而从更高的角度对鱼群发动一次攻击。但是如果这个角度变得太大,他的移动就会兜上一个大圈子。

座头鲸擅用自己的鳍制造上升力,从而发动一次急转攻击鱼群。这得益于他们的鳍尖端的结节(tubercles)结构。

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Fish教授和他的团队分别设计了带有类似结节结构的鳍和没有结节的鳍,并在Naval Academy的风动对比测试了两类结构,结果表明,这种结果能够形成失速延迟(delay stall),从而导致了攻击角度增长42%。

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这种结构如果安装在风车、风扇、冲浪板,甚至水上飞机的相关结构能够发挥类似的效果。类似于获得更高的攻击角度,如果能过获得更高的升力,就能获得更多的能量。这一点对发动机而言尤为重要,当风车受到来自两个不同方向的风力影响,两股力量作用在风车的叶片上,会导致叶片失速,具体到某个点上甚至会撕裂叶片。为了防止这种情况,我们只能将风车的叶片的偏转角设计的很小,这样发电效率就会比较低。如果采用结节结构,风扇能够获得更大的升力,让电机转的更快,获得更大的发电量,同时保证风车的安全。

本文译自 wired,由译者 邻家乖蜀黍 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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